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计算机网络笔记3——DNS服务

DNS服务

Domain Name System，管理域名的服务器，基于UDP，53端口。

已知ip地址是访问的主要方式，但由于数字难以记忆，便有了域名，域名便于记忆，再建立DNS用于对应域名和ip地址，在HTTP，SMTP，FTP中访问的域名，都会被客户端内含的DNS应用发送请求，获取到这个域名背后的ip。

DNS的服务：域名→ip and 域名别名→域名

实现机理

DNS看起来是一个实现简单域名到ip映射的黑盒服务，实际上由于大量的流量以及要保证稳定性，背后有一定的结构。

DNS采用了分布式、层次数据库

有三种DNS服务器：根DNS服务器，顶级域(TLD)DNS服务器，权威DNS服务器

  • 根DNS服务器：目前有13组根DNS服务器，由A到M命名，分别由不同的组织管理。这些服务器在全球分布广泛。根名字服务器提供TLD服务器的IP地址。
  • TLD服务器：顶级域名指的是域名中的最后一部分例如 www.baidu.com 中的com就是顶级域名。TLD服务器是根DNS服务器的下一级服务器，负责解析属于其顶级域名下的所有二级域名。TLD服务器提供了权威DNS服务器的IP地址。
  • 权威DNS服务器：为域名提供解析结果的服务器。它存储了域名与IP地址的对应关系。权威DNS服务器是DNS解析链中的最后一环，返回结果ip。

还有一种DNS服务器我们称作本地DNS服务器：

本地DNS服务器是指用户所在网络中的DNS服务器，用于解析用户设备发起的DNS查询请求。本地DNS服务器通常由ISP或网络管理员管理运营，也可以是用户自己搭建的DNS服务器。其功能包括缓存DNS查询结果、转发未缓存的查询请求、处理本地域名解析等。

这有点像用户代理，对于用户而言，不用直接去访问我们上面所说的三个主要DNS服务器，而是由本地DNS服务器完成三次的请求，把结果返回，同时具有缓存功能。

递归查询和迭代查询

递归查询：

  • DNS客户端向DNS服务器发起请求，要求其完成整个查询过程。
  • 服务器负责所有后续查询，直到获取最终结果。
  • 通常用户的本地DNS服务器对外提供递归查询服务。

迭代查询：

  • DNS客户端向DNS服务器发起请求，DNS服务器返回指向其他DNS服务器的引用。
  • 客户端根据引用继续查询，逐步获取最终结果。
  • DNS服务器之间通常使用迭代查询。

DNS资源记录（Resource Record）

资源记录是一个包含了下列字段的4元组：

(Name, Value, Type, TTL)

TTL是记录的生存时间，记录了什么时候要从缓存中删除这条记录。

资源记录类型：

  • Type=A（Address Record）：该记录为（主机名，ip地址）例如（example.foo.com, 145.37.93.126, A）
  • Type=AAAA（IPv6 Address Record）：ipv6的映射记录。
  • Type=NS（Name Server Record）：该记录为指定域名的权威DNS服务器，这个记录用于沿着查询链来路由DNS查询。当添加了这样一个记录，访问这个域名时，会去指定的DNS服务器查找其ip。例如：(example.com, example.dns.com, NS)
  • Type=CNAME（Canonical Name Record）：将一个域名别名映射到另一个域名，也就是域名别名，当遇到第一个域名，就实际上对应第二个域名，例如：(ex.com, example.com, CNAME)。
  • Tpye=MX（Mail Exchange Record）：指定电子邮件服务器，负责接收域名的电子邮件，例如：（example.com, mail1.example.com, MX），当要发送邮件给user@example.com，正常会去dns寻找example.com，但由于是邮件会优先查看MX记录，进行映射从而转去找mail1.example.com。

DNS报文

DNS服务器的一次服务只有询问和回答，故报文也只有这两种，并且他们格式一致

由五部分组成：头部， 问题节，答案节，授权信息节，附加信息节

头部

头部有六个数据：标识符，标志，问题数，回答RR数，权威RR数，附加RR数（RR就是资源记录）

头部一共有12个字节，6个字段。其中后四个字段分别说明了后四个部分的大小和数量。

主要讨论：标识符 和 标志

  • 标识符是用于匹配询问和回答的，回答会包含和询问一样的标识符，这是一个16bit的数。便于询问者匹配正确的回答。
  • 标志位即flag，是一个16bit的bitset，用于表示该报文的基本类型等：
  1. QR码(Query/Response)：第0位用于指出该报文是询问报文还是回答报文，0表示询问，1表示回答。
  2. Op码（操作码）：第1-4位，表示查询的类型，一般为0（标准查询），其他值包括1（反向查询）、2（服务器状态请求）等。
  3. AA (Authoritative Answer) 码：第5位，用于表示响应是否是权威应答。1表示是权威应答，0表示不是。
  4. TC (TrunCation) 位：第6位，表示报文是否被截断。1表示报文长度超过512字节且被截断，0表示没有截断
  5. RD (Recursion Desired) 位：第7位，表示客户端是否希望服务器递归解析。1表示希望递归解析，0表示不希望
  6. RA (Recursion Available) 位：第8位，表示服务器是否支持递归解析。1表示支持，0表示不支持
  7. Z 位：保留位，9-11位，为0。
  8. RCODE (Response Code)：第12-15位：表示响应的状态码，常见值包括0（无错误）、1（格式错误）、2（服务器失败）、3（名字错误）等

问题记录

客户端查询域名时，需要向服务端发送请求报文；待查询域名作为问题记录，保存在问题节中。

问题记录由 3 个字段组成：

  • 待查询域名（ Name ），这个字段长度不固定，由具体域名决定；
  • 查询类型（ Type ），域名除了关联 IP 地址，还可以关联其他信息，常见类型包括：
    • 1 表示 A 记录，即 IP 地址；
    • 28 表示 AAAA 记录，即 IPv 6 地址；
  • 类 （ Class ）通常为 1 ，表示 TCP/IP 互联网地址；

资源记录

同样作为资源返回，发送应答报文；域名查询结果作为资源记录，保存在答案以及其后两节中

资源记录结构共有 6 个字段：

  • 被查询域名（ Name ）
  • 查询类型（ Type ）
  • 类 （ Class ）
  • 有效期（ TTL ）
  • 数据长度（ Resource Data Length ）
  • 数据（ Resource Data ）

如果想要添加自己的服务器域名和ip，根据对应的机构上传，并完成A资源记录，如果想要支持邮件服务，也就需要MX资源记录。